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优秀功能材料论文参考文献

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优秀功能材料论文参考文献

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参考文献引用的技巧

如果我们在论文中有引用了他人的学术观点、数据、材料、结构等,就一定要记得详细的标注出来的。我们引用参考文献也应该要规范,如果我们在论文中标注的参考文献不规范,也从侧面反映出论文写作者的水平和态度。

参考文献不宜过多,文献的多少能体现出论文占有资料的程度。一般情况下,中文论文的参考文献偏少,但也不能简单以文献引用量达到多少简单划分,不同性质的论文引用参考文献的多少页相差很大。

稀土掺杂氟化物多波长红外显示材料的研究摘 要本文简单介绍了稀土发光原理、上转换发光材料的大致发展史、红外上转换发光材料的应用以及当前研究现状。以PbF2为基质材料,ErF3为激活剂,YbF3为敏化剂,采用高温固相反应法制备了PbF2: Er,Yb上转换发光材料。重点讨论了制备过程中,制备工艺中的烧结时间、烧结温度对红外激光显示材料发光效果的影响。研究了Er3+/Yb3+发光系统在1064nm激光激发下的荧光光谱和上转换发光的性质。实验表明,在1064nm激光激发下,材料可以发射出绿色和红色荧光,是一种新型的红外激光显示材料。关键字:1064nm 上转换 红外激光显示 Er3+/Yb3+AbstractThis paper simply described the rare earth luminescence mechanism, the development of up-conversion materials and their applications were systematically explained. Present situation of the research on infrared up-conversion luminescence is also presented. PbF2 as matrix, ErY3 as activator and YbF3 as sensitizer were adopted to synthesize PbF2: Er,Yb up-conversion material with high temperature solid-phase reaction. A great emphasize was paid on the factors that effect on the luminescence properties of infrared laser displayed materials such as sinter temperature, time of sinter. The luminescence system of Er3+/Yb3+, their fluorescence spectrum and their character of up-conversion with 1064nm LD as an excitation source were studied. The experimental results that intense green and wed up-conversion emissions were observed under 1064nm LD excitation, which is a new type of infrared laser displayed Words: 1064nm Up-conversion Infrared laser displayed materials Er3+/Yb3+目 录摘要Abstract第一章 绪论 稀土元素的光谱理论简介 稀土元素简介 稀土离子能级 晶体场理论 基质晶格的影响 上转换发光材料的发展概况 上转换发光的基本理论 激发态吸收 光子雪崩上转换 能量传递上转换 敏化机制与掺杂方式 敏化机制 掺杂方式 上转换发光材料的应用 本论文研究目的及内容 8第二章 红外激光显示材料的合成与表征 红外激光显示材料的合成 实验药品 实验仪器 样品的制备 红外激光显示材料的表征 XRD 荧光光谱 12第三章 结果与讨论 基质材料的确定 助熔剂的选择 烧结时间的确定 烧结温度的确定 掺杂浓度的确定 17结 论 21参考文献 22致 谢 23第一章 绪论 稀土元素的光谱理论简介 稀土元素简介稀土元素是指周期表中IIIB族,原子序数为21的钪(Sc):39的钇(Y)和原子序数57至71的镧系中的镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu),共17个元素[1]。稀土元素的原子具有未充满的受到外界屏蔽的4f和5d电子组态,因此具有丰富的电子能级和长寿命激发态,能级跃迁通道多达20余万个,可以产生多种多样的辐射吸收和发射。稀土化合物发光是基于它们的4f电子在f-f组态之内或f-d组态之间的跃迁。稀土发光材料具有许多优点:(1)与一般元素相比,稀土元素4f电子层构型的特点,使其化合物具有多种荧光特性;(2)稀土元素由于4f电子处于内存轨道,受外层s和P轨道的有效屏蔽,很难受到外部环境的干扰,4f能级差极小,f-f跃迁呈现尖锐的线状光谱,发光的色纯度高;(3)荧光寿命跨越从纳秒到毫秒6个数量级;(4)吸收激发能量的能力强,转换效率高;(5)物理化学性质稳定,可承受大功率的电子束、高能辐射和强紫外光的作用。稀土离子能级稀土离子具有4f电子壳层,但在原子和自由离子的状态由于宇称禁戒,不能发生f-f电子跃迁[3&7]。在固体中由于奇次晶场项的作用宇称禁戒被解除,可以产生f-f跃迁,4f轨道的主量子数是4,轨道量子数是3,比其他的s,p,d轨道量子数都大,能级较多。除f-f跃迁外,还有4f-5d,4f-6s,4f-6p电子跃迁。由于5d,6s,6p能级处于更高的能级位置,所以跃迁波长较短,除个别离子外,大多数都在真空紫外区域。由于4f壳层受到5s2,5p6壳层的屏蔽作用,对外场作用的反应不敏感,所以在固体中其能级和光谱都具有原子状态特征。因此,f-f跃迁的光谱为锐线,4f壳层到其他组态的跃迁是带状光谱,因为其他组态是外壳层,受环境影响较大。稀土离子在化合物中一般出现三价状态,在可见和红外光区观察的光谱大都属于4fN组态内的跃迁,在给定组态后确定光谱项的一般方法是利用角动量耦合和泡利原理选出合理的光谱项,但这种方法在电子数多,量子数大时,相当麻烦且容易出错。所以,对稀土离子不太适合。利用群论方法,采用U7>R7>G2>R3群链的分支规则可以方便地给出4fN组态的全部正确的光谱项,通常用大写的英文字母表示光谱项的总轨道角动量的量子数的数目,如S,P,D,F,G,H,I,K,L,M,N,O,Q……分别表示总轨道角动量的量子数为0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,……,25+l表示光谱项的多重性,S是总自旋量子数。在光谱学中,用符号2S+1L表示光谱项。 晶体场理论晶体场理论认为,当稀土离子掺入到晶体中,受到周围晶格离子的影响时,其能级不同自由离子的情况。这个影响主要来自周围离子产生的静电场,通常称为晶体场[2]。晶体场使离子的能级劈裂和跃迁几率发生变化。稀土离子在固体中形成典型的分立发光中心。在分立发光中心中,参与发光跃迁的电子是形成中心离子本身的电子,电子的跃迁发生在离子本身的能级之间。中心的发光性质主要取决于离子本身,而基质晶格的影响是次要的。稀土离子的4f电子能量比5s,5p轨道高,但是5s,5p轨道在4f轨道的外面,因而5s,5p轨道上的电子对晶体场起屏蔽作用,使4f电子受到晶体场的影响大大减小。稀土离子4f电子受到晶体场的作用远远小于电子之间的库仑作用,也远远小于4f电子的自旋—轨道作用。考虑到电子之间的库仑作用和自旋—轨道作用,4f电子能级用2J+I LJ表示。晶体场将使具有总角动量量子数J的能级分裂,分裂的形式和大小取决于晶体场的强度和对称性。稀土离子4f能级的这种分裂,对周围环境(配位情况、晶场强度、对称性)非常敏感,可作为探针来研究晶体、非晶态材料、有机分子和生物分子中稀土离子所在局部环境的结构,且2J+I LJ能级重心在不同的晶体中大致相同,稀土离子4f电子发光有特征性,因而很容易根据谱线位置辨认是什么稀土离子在发光。 基质晶格的影响基质晶格对f→d跃迁的光谱位置有着强烈的影响,另外其对f→f跃迁的影响表现在三个方面:(1)可改变三价稀土离子在晶体场所处位置的对称性,使不同跃迁的谱强度发生明显的变化;(2)可影响某些能级的分裂;(3)某些基质的阴离子团可吸收激发能量并传递给稀土离子而使其发光,即基质中的阴离子团起敏化中心的作用。特别是阴离子团的中心离子(Me)和介于中间的氧离子O2-以及取代基质中阳离子位置的稀土离子(RE)形成一直线,即Me-O-RE接近180°时,基质阴离子团对稀土离子的能量传递最有效。 上转换发光材料的发展概况发光是物体内部以某种方式吸收的能量转换为光辐射的过程。发光学的内容包括物体发光的条件、过程和规律,发光材料与器件的设计原理、制备方法和应用,以及光和物质的相互作用等基本物理现象。发光物理及其材料科学在信息、能源、材料、航天航空、生命科学和环境科学技术中的应用必将促进光电子产业的迅猛发展,这对全球的信息高速公路的建设以及国家经济和科技的发展起着举足轻重的推动作用。三价镧系稀土离子具有极丰富的电子能谱,因为稀土元素原子的电子构型中存在4f轨道,为多种能级跃迁创造了条件,在适当波长的激光的激发下可以产生众多的激光谱线,可从红外光谱区扩展到紫外光谱区。因此,稀土离子发光研究一直备受人们的关注。60年代末,Auzel在钨酸镱钠玻璃中意外发现,当基质材料中掺入Yb3+离子时,Er3+、Ho3+和Tm3+稀土离子在红外光激发下可发出可见光,并提出了“上转换发光”的观点[5&4]。所谓的上转换材料就是指受到光激发时,可以发射比激发波长短的荧光的材料。其特点是激发光光子能量低于发射光子的能量,这是违反Stokes定律的。因此上转换发光又称为“反Stokes发光”。从七十年代开始,上转换的研究转移到单频激光上转换。到了八十年代由于半导体激光器泵浦源的发展及开发可见光激光器的需求,使其得到快速发展。特别是近年来随着激光技术和激光材料的进一步发展,频率上转换在紧凑型可见激光器、光纤放大器等领域的巨大应用潜力更激起广大科学工作者的兴趣,把上转换发光的研究推向高潮,并取得了突破性实用化的进展。随着频率上转换材料研究的深入和激光技术的发展,人们在考虑拓宽其应用领域和将已有的研究成果转换成高科技产品。1996年在CLEO会议上,Downing与Macfarlanc等人合作提出了三色三维显示方法,双频上转换三维立体显示被评为1996年物理学最新成就之一,这种显示方法不仅可以再现各种实物的立体图像,而且可以随心所欲的显示各类经计算机处理的高速动态立体图像,具有全固化、实物化、高分辨、可靠性高、运行速度快等优点[15]。上转换发光材料的另一项很有意义的应用就是荧光防伪或安全识别,这是一个应用前景极其广阔的新兴研究方向。由于在一种红外光激发下,发出多条可见光谱线且各条谱线的相对强度比较灵敏地依赖于上转换材料的基质材料与材料的制作工艺,因而仿造难、保密强、防伪效果非常可靠。目前,研究的稀土离子主要集中在Nd3+,Er3+,Ho3+,Tm3+和Pr3+等三价阳离子。Yb3+离子由于其特有的能级特性,是一种最常用的敏化离子。一般来说,要制备高效的上转换材料,首先要寻找合适的基质材料,当前研究的上转换材料多达上百种,有玻璃、陶瓷、多晶粉末和单晶。其化合物可分为:(1)氟化物;(2)氧化物;(3)卤氧化物;(4)硫氧化物;(5)硫化物等。迄今为止,上转换发光研究取得了很大的进展,人们已在氟化物玻璃、氟氧化物玻璃及多种晶体中得到了不同掺杂稀土离子的蓝绿上转换荧光。 上转换发光的基本理论通过多光子机制把长波辐射转换成短波辐射称为上转换,其特点是吸收光子的能量低于发射光子的能量[2&8]。稀土离子上转换发光是基于稀土离子4f电子能级间的跃迁产生的。由于4f外壳层电子对4f电子的屏蔽作用,使得4f电子态间的跃迁受基质的影响很小,每种稀土离子都有其确定的能级位置,不同稀土离子的上转换发光过程不同。目前可以把上转过程归结于三种形式:激发态吸收、光子雪崩和能量传递上转换。激发态吸收激发态吸收(Excited Stated Absorption简写为ESA)是上转换发光中的最基本过程,如图1-1所示。首先,发光中心处于基态能级E0的电子吸收一个ω1的光子,跃迁到中间亚稳态E1上,E1上的电子又吸收一个ω2光子,跃迁到高能级E2上,当处于能级E2上的电子向基态跃迁时,就发射一个高能光子。图1-1 上转换的激发态吸收过程 光子雪崩上转换光子雪崩上转换发光于1979年在LaCl3∶Pr3+材料中首次发现。1997年,N. Rakov等报道了在掺Er3+氟化物玻璃中也出现了雪崩上转换。由于它可以作为上转换激光器的激发机制,而引起了人们的广泛的注意。“光子雪崩”过程是激发态吸收和能量传输相结合的过程,如图1-2所示,一个四能级系统,Mo、M1、M2分别为基态和中间亚稳态,E为发射光子的高能级。激发光对应于M1→E的共振吸收。虽然激发光光子能量同基态吸收不共振,但总会有少量的基态电子被激发到E与M2之间,而后弛豫到M2上。M2上的电子和其他离子的基态电子发生能量传输I,产生两个位于M1的电子。一个M1的电子在吸收一个ω1的光子后激发到高能级E。而E能级的电子又与其他离子的基态相互作用,产生能量传输II,则产生三个为位于M1的电子,如此循环,E能级上的电子数量像雪崩一样急剧地增加。当E能级的电子向基态跃迁时,就发出能量为ω的高能光子。此过程就为上转换的“光子雪崩”过程。图1-2 光子雪崩上转换能量传递上转换能量转移(Energy Transfer,简写成ET)是两个能量相近的激发态离子通过非辐射过程藕合,一个回到低能态,把能量转移给另一个离子,使之跃迁到更高的能态。图1-3列出了发生能量传递的几种可能途径:(a)是最普通的一种能量传递方式,处于激发态的施主离子把能量传给处于激发态的受主离子,使受主离子跃迁到更高的激发态去;(b)过程称为多步连续能量传递,在这一过程中,只有施主离子可以吸收入射光子的能量,处于激发态的施主离子与处于基态的受主离子间通过第一步能量传递,把受主离子跃迁到中间态,然后再通过第二步能量传递把受主离子激发到更高的激发态;(c)过程可命名为交叉弛豫能量传递(Cross Relaxation Up-conversion,简称CR),这种能量传递通常发生在相同离子间,在这个过程中,两个相同的离子通过能量传递,使一个离子跃迁到更高的激发态,而另一个离子弛豫到较低的激发态或基态上去;(d)过程为合作发光过程的原理图,两个激发态的稀土离子不通过第三个离子的参与而直接发光,他的一个明显的特征是没有与发射光子能量匹配的能级,这是一种奇特的上转换发光现象;(e)过程为合作敏化上转换,两个处于激发态的稀土离子同时跃迁到基态,而使受主离子跃迁到较高的能态。(a)普通能量传递 (b)多步连续能量传递(c)交叉弛豫能量传递 (d)合作发光能量传递(e)合作敏化上转换能量传递图1-3 几种能量传递过程的示意图稀土离子的上转换发光都是多光子过程,在多光子过程中,激发光的强度与上转换荧光的强度有如下关系:Itamin ∝ Iexcitationn其中Itamin表示上转换荧光强度,Iexcitation表示激发光强度,在双对数坐标下,上转换荧光的强度与激发光的强度的曲线为一直线,其斜率即为上转换过程所需的光子数n,这个关系是确定上转换过程是几光子过程的有效方法。 敏化机制与掺杂方式 敏化机制通过敏化作用提高稀土离子上转换发光效率是常用的一种方法[9]。其实质是敏化离子吸收激发能并把能量传递给激活离子,实现激活离子高能级的粒子数布居,从而提高激活离子的转换效率,这个过程可以表述如下:Dexc+A→D+AexcD表示施主离子,A是受主离子,下标“exc”表示该离子处于激发态。Yb3+离子由于特有的能级结构,是最常用的也是最主要的一种敏化离子。(1)直接上转换敏化对与稀土激活中心(如Er3+,Tm3+,Ho3+)和敏化中心Yb3+共掺的发光材料,由于Yb3+的2F5/2能级在910-1000nm均有较强吸收,吸收波长与高功率红外半导体激光器的波长相匹配。若用激光直接激发敏化中心Yb3+,通过Yb3+离子对激活中心的多步能量传递,可再将稀土激活中心激发至高能级而产生上转换荧光,这类过程会导致上转换荧光明显增强,称之为直接上转换敏化。图1-4以Yb3+/Tm3+共掺杂为例给出了该激发过程的示意图。图1-4 直接上转换敏化(2)间接上转换敏化由于Yb3+离子对910-1000 nm间泵浦激光吸收很大,泵浦激光的穿透深度非常小,因此虽然在表面的直接上转换敏化能极大的提高上转换效率,但它却无法应用到上转换光纤系统中。针对这种情况,国际上与1995-1996年首次提出了“间接上转换敏化”方法[7]。间接上转换敏化的模型首先在Tm3+/Yb3+双掺杂体系中提出的:当激活中心为Tm3+时,如果激发波长与Tm3+的3H6→3H4吸收共振,激活中心Tm3+就被激发至3H4能级,随后处于3H4能级的Tm3+离子与位于2F5/2能级的Yb3+离子发生能量传递,使Yb3+离子的2F5/2能级上有一定的粒子数布居。然后处于激发态2F5/2的Yb3+离子再与Tm3+进行能量传递,实现Tm3+的1G4能级的粒子数布居,这样就通过Tm3+→Yb3+→Tm3+献的能量过程间接地把Tm3+离子激发到了更高能级1G4。从而导致了Tm3+离子的蓝色上转换荧光。图1-5给出了间接上转换敏化的示意图。考虑到稀土离子的敏化作用与前述的上转换机理,在实现上转换发光的掺杂方式通常要考虑如下几点:(1)敏化离子在激发波长处有较大的吸收截面和较高的掺杂浓度;(2)敏化离子与激活离子之间有较大的能量传递几率;(3)激活离子中间能级有较长的寿命。图1-5 间接上转换敏化 掺杂方式表1-1给出了当前研究比较多的掺杂体系,表中同时列出了某一掺杂体系对应的激发波长、基质材料、敏化机制等。表1-1 常见的掺杂体系稀土离子组合 激发波长 基质材料 敏化机制单掺杂 Er3+ 980nm ZrO2纳米晶体 —Nd3+ 576nm ZnO–SiO2–B2O3 —Tm3+ 660nm AlF3/CaF2/BaF2/YF3 —双掺杂 Yb3+:Er3+ 980nm Ca3Al2Ge3O12玻璃 直接敏化Yb3+:Ho3+ 980nm YVO4 直接敏化Yb3+:Tm3+ 800nm 氟氧化物玻璃 间接敏化Yb3+:Tb3+ 1064nm 硅sol–gel玻璃 合作敏化Yb3+:Eu3+ 973nm 硅sol–gel玻璃 合作敏化Yb3+:Pr3+ 1064nm LnF3/ZnF2/SrF2 BaF2/GaF2/NaF 直接敏化Nd3+:Pr3+ 796nm ZrF4基玻璃 直接敏化三掺杂 Yb3+: Nd3+ :Tm3+ 800nm ZrF4基玻璃 间接敏化Yb3+: Nd3+ :Ho3+ 800nm ZrF4基玻璃 间接敏化Yb3+: Er3+ :Tm3+ 980nm PbF2:CdF2玻璃 直接敏化 上转换发光材料的应用稀土掺杂的基质材料在波长较长的红外光激发下,可发出波长较短的红、绿、蓝、紫等可见光。通常情况下,上转换可见光包含多个波带,每个波带有多条光谱线,这些谱线的不同强度组合可合成不同颜色的可见光[7]。掺杂离子、基质材料、样品制备条件的改变,都会引起各荧光带的相对强度变化,不同样品具有独特的谱线强度分布与色比关系(我们定义上转换荧光光谱中各荧光波段中的峰值相对强度比称为色比,通常以某以一波段的峰值强度为标准)。因而上转换发光材料可应用到荧光防伪或安全识别上来。上转换发光材料在荧光防伪或安全识别应用上的一个研究重点是制备上转换效率高,具有特色的防伪材料,实现上转换荧光防伪材料能够以配比控制色比;也就是通过调整稀土离子种类、浓度以及基质材料的种类、结构和配比,达到控制色比关系。 本论文研究目的及内容Nd:YAG激光器发出1064nm的激光,在激光打孔、激光焊接、激光核聚变等领域具有广泛的应用价值,是最常用的激光波段。然而,由于人眼对1064nm的红外光不可见,因此,需要采用对1064nm激光响应的红外激光显示材料制备的显示卡进行调准和校正。本论文采用氟化物作为基质,掺杂稀土离子,通过配方和工艺研究,制备对1064nm响应的红外激光显示材料。研究组分配比、烧结温度、气氛和时间等对粉体性能的影响。并采用XRD和荧光光谱分析等测试手段对粉体进行表征。确定最佳烧结温度、组分配比,最终获得对1064nm具有优异红外转换性能的红外激光显示材料。第二章 红外激光显示材料的合成与表征经过多年研究,红外响应发光材料取得了很大进展,现已实现了氟化物玻璃、氟氧化物玻璃、及多种晶体中不同稀土离子掺杂的蓝绿上转换荧光。然而上转换荧光的效率距离实际实用还有很大的差距,尤其是蓝光,其效率更低。因此,寻找新的红外激光显示材料仍在研究之中,本文主要研究对1064nm响应的发光材料。本章研究了双掺杂Er3+/Yb3+不同基质材料的蓝绿上转换荧光,得到了发光效果较好的稀土掺杂氟化物的红外激光显示材料,得到了一些有意义的研究结果。 红外激光显示材料的合成 实验药品(1)合成材料所用的化学试剂主要有:LaF3,BaF2,Na2SiF6,NaF,氢氟酸,浓硝酸等。稀土化合物为Er2O3、Yb2O3,纯度在4N以上。(2)ErF3、YbF3的配制制备Yb3+/Er3+共掺氟化物的红外激光显示材料使用的ErF3,YbF3是在实验室合成的。实验采用稀土氧化物,称取适量的Er2O3,Yb2O3放在烧杯1和烧杯2中,滴加稍微过量的硝酸(浓度约为8mol/L),置于恒温加热磁力搅拌器上搅拌,直至烧杯1中出现粉红色溶液、烧杯2中出现无色溶液停止。其化学反应如下:Er2O3+6HNO3→2Er(NO3)3+3H2OYb2O3+6HNO3→2Yb(NO3)3+3H2O再往烧杯1和烧杯2中分别都加入氢氟酸,烧杯1中生成粉红色ErF3沉淀,烧杯2中生成白色絮状YbF3沉淀,其化学反应如下:Er(NO3)3+3HF→ErF3↓+3HNO3Yb(NO3)3+3HF→YbF3↓+3HNO3生成的ErF3、YbF3沉淀使用循环水式多用真空泵进行分离,并多次使用蒸馏水进行洗涤,将从溶液中分离得到的沉淀倒入烧杯放入电热恒温干燥箱,在100℃条件下保温12小时,得到了实验所需的ErF3、YbF3,装入广口瓶中备用。 实验仪器SH23-2恒温加热磁力搅拌器(上海梅颖浦仪器仪表制造有限公司)PL 203电子分析天平(梅特勒一托多利仪器上海有限公司)202-0AB型电热恒温干燥箱(天津市泰斯特仪器有限公司)SHB-111型循环水式多用真空泵(郑州长城科工贸有限公司)WGY-10型荧光分光光度计(天津市港东科技发展有限公司)DXJ-2000型晶体分析仪(丹东方圆仪器有限公司)1064nm半导体激光器(长春新产业光电技术有限公司)4-13型箱式电阻炉(沈阳市节能电炉厂) 样品的制备(1)实验方法本实验样品制备方法是:以稀土化合物YbF3、ErF3,基质氟化物为原料,引入适量的助熔剂,采用高温固相法合成红外激光显示材料。高温固相法是将高纯度的发光基质和激活剂、辅助激活剂以及助熔剂一起,经微粉化后机械混合均匀,在较高温下进行固相反应,冷却后粉碎、筛分即得到样品[8]。这种固体原料混合物以固态形式直接参与反应的固相反应法是制备多晶粉末红外激光显示材料最为广泛使用的方法。在室温下固体一般并不相互反应,高温固相反应的过程分为产物成核和生长两部分,晶核的生成一般是比较困难的,因为在成核过程中,原料的晶格结构和原子排列必须作出很大调整,甚至重新排列。显然,这种调整和重排要消耗很多能量。因而,固相反应只能在高温下发生,而且一般情况下反应速度很慢。根据Wagner反应机理可知,影响固体反应速度的三种重要因素有:①反应固体之间的接触面积及其表面积;②产物相的成核速度;③离子通过各物相特别是通过产物相时的扩散速度。而任何固体的表面积均随其颗粒度的减小而急剧增加,因此,在固态反应中,将反应物充分研磨是非常必要的[6]。而同时由于在反应过程中在不同反应物与产物相之间的不同界面处可能形成的物相组成是不同的,因此可能导致产物组成的不均匀,所以固态反应需要进行多次研磨以使产物组成均匀。另外,如果体系存在气相和液相,往往能够帮助物质输运,在固相反应中起到重要作用,因此在固相反应法制备发光材料时往往加入适量助熔剂。在有助熔剂存在的情况下,高温固相反应的传质过程可通过蒸发-凝聚、扩散和粘滞流动等多种机制进行。(2)实验步骤根据配方中各组分的摩尔百分含量(表3-1,表3-2,表3-3中给出了实验所需主要样品的成分与掺杂稀土离子浓度),准确计算各试剂的质量,使用电子天平精确称量后,把原料置于玛瑙研钵中研磨均匀后装入陶瓷坩埚中(粉体敦实后大概占坩埚体积的1/3),再放入电阻炉中保温一段时间。冷却之后即得到了实验所述的红外激光显示材料样品。图2-1为实验流程图:图2-1 实验流程图 红外激光显示材料的表征 XRDX射线衍射分析是当今研究晶体精细结构、物相分析、晶粒集合和取向等问题的最有效的方法之一[10&9]。通常采用粉末状晶体或多晶体为试样的X射线衍射分析被称为粉末法X射线衍射分析。1967年,Hugo 鉴于计算机处理大量数据的能力,在粉末中子衍射结构分析中,提出了全粉末衍射图最小二乘拟合结构修正法。1977年,Malmros等人把这个方法引入X射线粉末衍射分析中,从此Rietveld分析法的研究开始迅速发展起来[16&10]。本实验采用丹东方圆仪器有限公司生产的DXJ-2000型晶体分析仪对粉末样品进行数据采集,主要测试参数为:Cu靶Kα线,管压45kV,管流35Ma,狭缝DSlmm、.、SS1 mm,扫描速度10度/min(普通扫描)、度/min(步进扫描),通过测试明确所制备的材料是否形成特定晶体结构的晶相,也可以简单判断随着掺杂量的增加,是否在基质中有第二相形成或者掺杂的物质同基质一起形成固溶体。

外文书籍的中文翻译版本作参考文献,格式应该如下所示:

[1] [美]Bruce 编程思想[M].刘综田,等,译.北京:机械工业出版社,2000.

[2] [美]William Ford,等. 数据结构C++语言描述(第2版)[M].陈君,译.北京:清华大学出版社,2003.

参考文献的作用:

1、参考文献是反映论文研究的重要科学依据,通过指出论文的观点、方法结合一些材料等,将论文中所研究的来源出处表明,可以反映其科学性。

2、可以将论文中取得的研究成果与前人的进行区别开,这不仅是对前人研究成果的尊重,而且避免了抄袭的嫌疑。

3、可以方便读者查阅资料以及进一步的研究,标准规范的参考文献可以显示该研究领域的方向和背景,有着承上启下的作用。

优秀材料学论文参考文献

建筑工程是由建筑材料组成的,因而建筑材料在整个建筑工程建设过程中均占据十分重要的地位。下文是我为大家整理的关于建筑材料毕业论文的范文,欢迎大家阅读参考!建筑材料毕业论文篇1 试探建筑材料中的质量控制 摘要:论文对建筑质量控制行了分析,指出了在建筑全生命的质量控制过程中,材料质量控制是一个十分关键的问题。这里对建筑材料的质量控制问题进行了深入的探讨,指出了合理应用它们的途径,对我们的工程实践有着良好的指导意义。 关键词:建筑施工;质量控制;材料控制;新材料 0引言 确保建筑工程质量,是工程设计、施工、监理工作中永恒的主题,如此庞大的建设计划尤其要注意质量的控制,这关系到社会公众利益、人民生命财产安全,甚至关系到国家安全和国民经济发展。需要注意的是,建筑质量如材料质量的关系很大。如果材料质量有问题,即使再好的工艺与施工方法,也不可能建造出好的建筑产品。 1建筑施工的全面质量控制 全面质量控制是从质量的定义出发,对构成质量的各个要素、各个环节都必须重视,而不仅仅把质量看成单纯的产品质量。这就要求企业必须把质量控制建立在“三全”的基础上。全面质量控制的基本方法实际为PDCA循环法。事实上就是认识一实践、再认识、再实践的过程。在全面质量控制中,虽然要保证质量控制的全方位和全阶段,但是它的核心是不变的,即项目施工过程中的质量控制与管理。 ①熟悉和审查施工图纸,编制施工组织设计和施工技术方案,制定施工现场质量管理制度;检验建筑材料、构配件、机械设备是否符合要求;做好技术交底,严格按照设计图纸和技术规范进行施工操作。每道工序必须有质量检查和质量记录,重视对隐蔽工程和重点部位的技术核查,做到不留任何隐患。 ②工地建立以项目经理为主要负责人,专职质检员,分部工程负责人组成的质保体系。明确岗位责任制,认真贯彻实施,班组,技术工长,质量检查员三级检查制度。认真抓好质量管理工作,执行企业“质量管理制度及工程奖罚规定”落实责任制。 ③加强原材料进场验收、检验工作。材料质量抽样检验方法,应符合有关标准和规定,工程使用材料,必须具有正式的出厂合格证或化验单,同有符合资质的化验室化验检查合格才能使用。分部分项工程施工前,技术员负责认真做好技术交底,让工人熟悉施工部位的操作规程和质量标准。可见从全面质量控制的角度看,建筑材料的质量控制是一个非常重要的方面。那么如何进行建筑材料的质量控制,并且把它融入到建筑施工的全面质量控制中呢?下面对这个问题谈谈笔者的看法。 2建筑施工的全面质量控制 首先必须加强检测检测是对材料的重要把关口。 必须请有检测资质的单位,开具详细的检测报告,绝不能为了图省事或者图便宜就与供货商轻易签订合同。这里尤其是要注意防止一些劣质的材料,通过吃回扣的方式进入到我们的世纪工程中来。通常来说,我们在工程建设中非常注意钢筋、水泥等一些主要建材的检测与监控,整个流程非常的严格,另一方面除了这些砂子、石子等天然材料通过目测就能辨别好坏,现场控制也比较容易做到。有些时候特别是对于一些新材料,或者陌生的材料,甚至建筑工程质量检测单位目前也做不了检测的,那么宁可采用宁缺毋滥的措施,除了找有资质有能力的检测单位以外,我们在实际应用中也要应用经验来检测材料是否满足质量的要求。 必须加强现场的监控与建设方的沟通如何才能做到有效地控制材料质量,一方面加强现场的检查、监督,但更重要的是施工承包方的选择。 虽然通过严格的检测,我们可以买到所谓质量合格的产品,但是需要看到即使这样也不是完美无缺的――施工承包方如果主观没有偷换材料的意愿,那当然也就不用太过担心。但是在当前一切以钱为参照物的社会心理下,也必须加强现场的监控。对于建设方在开始的时候,可以让施工方给出一个材料供应或者厂家或品牌,我们通过实地调查沟通后给予使用许可,若是在开始或者具体的应用中,对该厂家或品牌的质量有怀疑,一定要求施工方另选。这里为了方便起见,可以由建设单位给出一定的备选品牌、厂家、供应商,进而我们在这个范围里进行选择。在施工现场,特别要发挥建设监理的作用,一定要抓紧对实际应用的材料的核实,确保不会发生误用的现象。 加强对新材料的学习,慎重使用当前科学技术的快速发展,使得新材料在各个行业里得到了迅速的应用。 我们在实际应用中,不应该对新材料采取排斥的态度,实际上新材料往往由于其所蕴含的科技含量能够给我们的工程带来很多的好处。但应用不代表盲目的选择。对于新材料的应用,一定要有一个循序渐进的过程,在这个过程中不断试验考察,只有充分的掌握了它的性能才能再大量推广。建设行政主管部门规定使用一种新材料,或引进一种新材料,要对自己的规定或引进行为负责,在规定或引进前对这种新材料进行仔细考察,了解它的性能,掌握它的作法构造,基本放心方可引进或准入。 为了加强对它们的了解,一定要组织人员加强学习与实践,对于隐患较多的情况下一定要慎重使用。例如在建筑中,防水材料的也是一个发展迅速,有着多样性的领域,这使得建设单位和在建筑防水工程材料选择上,有着十分广阔的空间。防水材料进入施工现场后,应认真鉴别品种、规格、类型是否符合设计要求,并严格按照规范要求进行相关项目的复试检测,待检测合格后,方可投入工程使用。 加强对建筑材料三证的勘查为了控制以上材料构件的质量,严把材料进场检验关是一个重要措施。 除了要做检测外,我们一个主要的工作就是勘查其是否拥有质量合格证明文件,规格、型号及性能检测报告应符合国家技术标准或设计要求。这些证明必须在正式应用前经过充分的调查,而且要得到经监理工程师的核查确认。实行生产许可证和安全认证的制度的产品,应有许可证编号和安全认证标志。实行生产许可证和安全认证的制度的产品,在选购前需对产品的生产许可证及安全认证标志原件进行核查,以防复印件伪造。对于招标或采购技术要求、产品样品等资料,一定要妥善的保管,工程师在详细了解这些资料的基础上,对工地材料进行实际的核查验收,并且对产品的型号、规格、性能指标、产地、数量、外观质量进行检查,如果发生不合格的现象,一律不得接收。 参考文献: [1]毛鹤琴等.工程建设质量控制[M].北京.中国建筑工业出版社.1997. [2]王文德.控制施工过程的施工质量控制[J].中国三峡建设.2000,(7). [3]张良成.建设项目质量控制[M].北京:中国水利水电出版社.1999. 建筑材料毕业论文篇2 浅谈建筑材料的管理及材料的检验 【摘 要】建筑材料的品种、性能和质量,在很大程度上决定着房屋建筑的坚固、适用和美观;又在很大程度上影响着结构形式和施工速度。 【关键词】建筑材料;工程质量;检测 1.建筑施工现场材料的管理 材料管理的基本方式 近几年随着建筑业管理体制的改革开放和市场经济体制的发展,企业已经成为了市场的主体,企业以赢利为目的进入市场,特别是我国加入WTO后,按照国际规则,建筑市场和建筑材料市场管理机制以法律、法规来约束,平等竞争、自由交易。 集中型 一般采取集中管理的形式,把供应权集中在企业,企业统一对厂家、经销商、外商代理、承包商等集中计划、采购、供应、管理。 直线型 一般是对包工包料、项目承包责任制或项目股份制单位,根基工程需用情况,直接供应到施工现场。对计划、采购、供应、管理、信息传递和反馈处理,现场直接解决。 分散型 分散性是指任务比较分散或跨地域施工工程,可因地制宜或“集中领导,分散管理”,扩大基层供应管理权限或对大宗材料由企业集中计划供应,将部分供应管理权放给基层,抓大放小,总体上调控,充分发挥基层单位的主动性、积极性。 材料管理的职责范围 材料管理的职责 ①遵守国家物资管理的法律、法规,贯彻执行上级和企业内部关于料具供应管理的规章制度。 ②参与现场施工平面布置规划,了解和掌握施工组织设计中有关技术措施和用料要求,作好施工前的材料准备,即合理规划好现场仓库,堆放的场地和运输道路。严格贯彻执行现场施工平面布置管理制度。 ③参与调查附近材料资源、运输情况,进行“三比一算”(即比质、比价、比运输、算成本)择优选用最佳货源供应与大宗材料主备点。 按工程合同规定,及时与建设单位和上级供应部门商定供应分工,衔接落实各种料具加工的供应渠道。 ④根据两算(施工预算和施工图预算)材料分析,按照施工顺序和施工作业进度计划,编制月、旬材料供应进场计划,掌握施工用料动态,及时反映工程需料信息,力争料具分期、分批、有节奏的进场,切实保证工程需要。 ⑤严格把好进场材料验收关,坚持法定计量,做好检尺、量方、点数、过称和规格质量的检测,逐日逐批填写验收检测原始记录,发现不符合使用要求的材料坚决拒收。对符合工程严格防止“三差”损失。主要材料和构件进场,均应检查材质证明或出厂合格证。 ⑥按照料具性能和物资技术保管规程的要求,对各种料具实行科学管理,做好仓库和料场的防火、防雨、防洪、防潮、防盗等工作。指挥进场料具一次就位,合理堆码,避免或减少二次搬运,为班组领料,盘点核算创造条件。 ⑦根据施工预算材料分析,实行定额管理,定额供料,包干使用,节约有奖,超耗有罚,建立周转使用材料的维护保养制度。对造成的材料损失浪费现象,须及时记录,查明原因和责任,按规定给予处理。对重大的浪费问题要报告领导或上级,追究其经济责任。 ⑧贯彻节约措施,实施节约指标。做好耗料核算和统计报表、统计分析工作;配合财会人员正确核算单位工程和经营维修,临时设施等项目的实际耗用材料成本。 ⑨负责对班组料具员的业务指导。帮助班组搞好节约用料与耗料核算工作,充分发挥专业管理与员工管理相结合的作用,促进现场文明施工。 材料管理的内容 ①材料计划管理。②材料进场验收。③材料的储存和保管。 ④材料领发。⑤材料使用监督。 ⑥材料回收。⑦周转材料的现场管理。 材料采购供应 材料采购的原则 建筑企业材料部门在竞争择优、优中择廉、保证质量、保障生产、降低成本的目标下,完成材料采购任务必须遵循以下原则: ①遵守法律法规的原则。 材料采购供应,必须遵守国家有关法律、法规,熟悉有关经济合同法、财经制度及工商行政管理部门的规定。 ②按计划采购的原则。 采购供应计划的依据是施工生产需用。按照生产进度安排采购时间、品种、规格和数量,以有利生产、便于施工、综合平衡、提高效益的原则,可以减少资金占用,避免盲目采购而造成积压,发挥资金最大效益。 ③坚持“三比一算”的原则。 比质量、比价格、比运距、算成本是采购环节加强核算和管理的基本要求。在满足工程质量要求条件下,选用价格低、距离近的采购对象,从而降低采购成本。 材料采购合同的主要条款 ①材料名称(牌号、商标)、品种、规格、型号、等级。 ②材料质量标准和技术标准。 ③材料数量和计量单位。 ④材料包装标准和包装物品的供应和使用办法。 ⑤材料的交货单位、交货方法、运输方式、到货地点(包括专用线、码头)。 ⑥接(提)货单位和接(提)货人。 ⑦交(提)货期限。 ⑧验收方法。 ⑨材料单价、总价及其它费用。 ⑩结算方式,开户银行,账户名称、账号、结算单位。 {11}违约责任。 {12}供需双方协商同意的其他事项。 材料供应的方式 按照供应单位在建筑施工中的地位不同,材料供应方式有甲方供应方式、乙方供应方式和甲、乙双方联合供应方式三种。 ①甲方供应方式。 甲方是对建设项目开发部门或项目业主的代称。 甲方供应方式就是建设项目开发部门和项目业主对建设项目实施材料供应的方式。这种方式的作法是甲方负责项目所需资金的筹集和资源组织,按照建筑企业编制的施工图预算负责材料的采购供应。 ②乙方供应方式。 乙方是建筑施工企业的代名词。乙方供应方式是由建筑施工企业根据生产特点和进度要求,由本企业负责材料采购供应的方式。乙方供应方式的具体供应部门可以是乙方企业材料部门、分公司料具部或项目经理部分别或联合组织采购供应。乙方供应方式可以按照生产特点和进度要求组织进料,可以在所建项目之间进行材料的集中加工,综合配套供应,可以合理调配劳动力和材料资源,从而保证项目建设速度。 ③甲、乙双方联合供应方式。 这种方式是指建设项目开发部门或建设项目业主,根据分工确定的各自材料采购供应范围,实施材料供应的方式。由于是甲乙双方联合完成一个项目的材料供应,因此在项目开工前必须就材料供应中具体问题作明确分工,并签订材料供应合同。 【参考文献】 [1]马振珠.中国建材检测行业大透视[J].工程质量,2007. [2]黄家骏.建筑材料与检测技术(第二版)[M].武汉:武汉工业大学出版社,2007. [3]建筑施工现场材料管理.建筑业企业专业技术管理人员岗位培训教材.山东省建筑工程管理局. [4]建筑材料检验.建筑业企业专业技术管理人员岗位培训教材.山东省建筑工程管理局. [5]张健.建筑材料与检测.北京:化学工业出版社教材出版中心,2003. [6]刘祥顺.建筑材料,北京:中国建筑工业出版社,1997. 猜你喜欢: 1. 浅谈建筑工程材料专业毕业论文 2. 有关建筑工程材料专业论文 3. 建筑工程材料专业论文 4. 关于建筑材料的论文参考 5. 关于建筑材料的论文

在材料学科上,要求学生掌握坚实宽广的基础理论和系统深入的专门知识,了解材料科学的发展前沿。下文是我为大家搜集整理的有关材料学的论文范文的内容,欢迎大家阅读参考!

论高电化学性能聚苯胺纳米纤维/石墨烯复合材料的合成

石墨烯是一种二维单原子层碳原子SP2杂化形成的新型碳材料,因其非凡的导电性和导热性、极好的机械强度、较大的比表面积等特性,引起了国内外研究者极大的关注.石墨烯已经被探索应用在电子和能源储存器件、传感器、透明导电电极、超分子组装以及纳米复合物[8]等领域中.而rGO因易聚集或堆叠而导致电容量较低(101 F/g)[9],这限制了其在超级电容器电极材料领域的应用.

另一方面,PANI作为典型的导电高分子之一,由于合成容易,环境稳定性好和导电性能可调等特性备受关注.具有纳米结构的导电材料,由于纳米效应不但能提高材料固有性能,并开创新的应用领域.PANI纳米结构的合成取得了许多的成果.PANI作为超级电容器电极材料因具有高的赝电容,其电容量甚至可高达3 407 F/g[10];然而,当经过多次充放电时PANI链因多次膨胀和收缩而降解导致其电容损失较大.碳材料具有高的导电性能和稳定的电化学性能,为了提高碳材料的电化学电容和PANI电化学性能的稳定性,人们把纳米结构的PANI与碳材料复合以期获得电容较高且稳定的超级电容器电极材料[11].

作为新型碳材料的石墨烯和PANI的复合引起了极大的关注[12].但是用Hummers法合成的GO直接与PANI复合构建PANI/GO复合电极因导电率低而必须还原GO,化学还原剂的加入虽然还原了部分GO而提高了导电性能,但也在一定程度上钝化了PANI [13],另外排除还原剂又对环境造成一定程度的污染.因而开拓一条简单且环境友好的制备PANI/rGO复合材料作为超级电容器的电极路线仍然是一个难题.

基于以上分析,首先使PANI和GO相互分散和组装,借助水热反应这一绿色环境友好的还原方法制备PANI/rGO复合材料,以期获得高性能的超级电容器电极材料.

1实验部分

原材料

苯胺(AR, 国药集团),经减压蒸馏后使用;氧化石墨烯(自制);过硫酸铵(APS, AR, 湖南汇虹试剂);草酸(OX, AR, 天津市永大化学试剂);十六烷基三甲基溴化铵(CTAB, AR, 天津市光复精细化工研究所).

的制备

PANIF的制备按我们先前提出的方法 [14],制备过程如下:把250 mL去离子水加入三口烧瓶后,依次加入 g CTAB, g 草酸以及 mL苯胺,在12 ℃水浴上搅拌8 h;随后,往上述溶液中一次性加入20 mL含苯胺等量的过硫酸铵水溶液,同样条件下使反应保持7 h.所制备的样品用大量去离子水洗涤至滤液为中性,随后30 ℃真空干燥24 h. 的制备

采用Hummers法制备GO,具体过程如下:向干燥的2 000 mL三口烧瓶(冰水浴)中加入10 g天然鳞片石墨(325目),加入5 g硝酸钠固体,搅拌下加入220 mL浓硫酸,10 min后边搅拌边加入30 g高锰酸钾,在冰水浴下搅拌120 min,再将三口烧瓶移至35 ℃水浴中搅拌180 min,然后向瓶中滴加460 mL去离子水,同时将水浴温度升至95 ℃,保持95 ℃搅拌60 min,再向瓶中快速滴加720 mL去离子水,10 min后加入80 mL双氧水,过10 min后趁热抽滤.将抽干的滤饼转移到烧杯中,加大约800 mL热水及200 mL浓盐酸,趁热抽滤,随后用大量去离子水洗涤直至中性.所得产品边搅拌边超声12 h后5 000 r/min下离心10 min,得氧化石墨烯溶液.

复合材料制备

按照一定比例将含一定量的PANIF液与一定量的 mg/mL 的GO溶液混合,使混合液总体积为30 mL, GO在混合液中的最终浓度为 mg/ mL,磁力搅拌10 min后,将混合液转移到含50 mL聚四氟乙烯内衬的反应釜中进行水热反应,在180 ℃保温3 h;待反应釜自然冷却至室温后取出,用去离子水洗涤产物直至洗液无色后,于60 ℃真空干燥24 h,待用.按照上述步骤制备的PANIF与GO的质量比分别为5,10以及15,相应命名为PAGO5,PAGO10和PAGO15,对应的PANIF质量为75 mg,150 mg和225 mg.

仪器与表征

用日本日立公司S4800场发射扫描电镜(SEM)分析样品的形貌;样品经与KBr混合压片后,用Nicolet 5700傅立叶红外光谱仪进行红外分析;用德国Siemens公司Xray衍射仪进行XRD分析;电化学性能测试使用上海辰华CHI660c电化学工作站.

电极制备和电化学性能测试:将活性物质(PANIF或PANIF/rGO)、乙炔黑以及PTFE按照质量比85∶10∶5混合形成乳液,将其均匀地涂在不锈钢集流体上,在10 MPa压力下压片,之后烘干得工作电极.在电化学性能测试过程中,使用饱和甘汞电极(SCE)作为参比电极,铂片(Pt)作为对电极,在三电极测试体系中使用1 M H2SO4作为电解液进行电化学测试,电势窗为~.

比电容计算依据充放电曲线,按式(1)[15]计算:

Cs=iΔtΔVm.(1)

式中:i代表电流,A;Δt代表放电时间,s;ΔV代表电势窗,V;m代表活性物质质量,g.

2结果与讨论

形貌表征

图1为PANIF和PAGO10形貌的SEM图.低倍的SEM(图1(a))显示所制备PANIF为大面积的纳米纤维网络;高倍的图1(b)清晰地显现该3D纳米纤维网络结构含许多交联点.PANIF和PAGO10混合液经过水热反应后,从低倍的SEM(图1(c))可以看出,PAGO10复合物具有交联孔状结构;提高观察倍数(图1(d)和图1(e))后可以发现样品中rGO 与PANIF共存;而高倍的图1(d)清晰地显示出了rGO与PANIF紧密结合,且合成的褶皱rGO因层数较少而能观察到其遮盖的PANIF.从图1可知:成功合成了大面积的PANIF以及互相均匀分散的PANIF/rGO复合材料.

分析

图2为PANIF,GO以及PAGO10 3种样品的FTIR图.图2中a曲线在1 581 cm-1,1 500 cm-1,1 305 cm-1,1 144 cm-1,829 cm-1等波数处展现的尖锐峰为PANI的特征峰,它们分别对应醌式结构中C=C双键伸缩振动、苯环中C=C双键伸缩振动、C-N伸缩振动峰、共轭芳环C=N伸缩振动、对位二取代苯的C-H面外弯曲振动.图2中b曲线为GO的红外谱图,在3 390 cm-1, 1 700 cm-1的峰分别对应-COOH中的O-H,C=O键振动,1 550~1 050 cm-1范围内的吸收峰代表COH/ COC中的C-O振动[16],可以看出,GO中存在大量的含氧官能团.图2中c曲线为PAGO10复合物红外吸收谱图,与GO,PANIF谱图比较, 可以发现PAGO10中的GO特征峰不太明显而PANI的特征峰全部出现,这个结果归结于GO含量少以及GO经水热反应后形成了rGO,另外也表明水热反应对PANI品质无大的影响.

电化学性能分析

图4为样品的CV曲线,其中图4(a)为不同样品在1 mV/s扫描速率下的CV图,可以看出,4个样品均出现明显的氧化还原峰,这归因于PANI掺杂/脱掺杂转变,表明PANIF以及复合物显示出优良的法拉第赝电容特性.图4(b)为PAGO10在不同扫描速率下的CV曲线,由图可知PAGO10电极的比电容随着扫描速率减小而稳步增加,在扫描速率为1 mV/s时,PAGO10电极的比电容为 F/g.

图5为PANI,PAGO5,PAGO10和PAGO15的充放电曲线以及交流阻抗图.图5(a)为电流密度为1 A/g时样品的放电曲线图,由图可知:4种样品均有明显的氧化还原平台,这与前述CV分析中的结果相吻合.根据充放电曲线,借助式(1),计算了4种样品在不同电流密度下的比电容,结果如图5(b)所示,很明显,相同电流密度下PAGO10比电容最大,当电流密度为1 A/g时,其比电容为517 F/g,这个结果表明PAGO10的电化学性能明显优于PANI/石墨烯微球和3D PANI/石墨烯有序纳米材料(电流密度为 A/g时,比电容分别为 261和495 F/g)[18-19], 而PANIF比电容最小,仅为378 F/g;且在10 A/g电流密度下PAGO10的比电容仍保持在356 F/g 左右,这表明PAGO10电极具有优异的倍率性能.该复合材料比电容以及倍率性能得到极大提高源于rGO与PANIF两组分间的协同效应.在充放电过程中连接在PANIF间的rGO为电子转移提供了高导电路径;同时,紧密连接在rGO上的PANIF有效阻止水热还原过程中石墨烯的团聚,增加了电极/电解质接触面积,从而提高了PANIF的利用率而使得容量增加. 为了更清晰地了解所制备材料的电子转移特点以及离子扩散路径,对样品进行了交流阻抗测试,图5(c)为4个样品的Nyquist图.从图5(c)可知:在高频区、低频区均分别具有阻抗弧半圆、频响直线.在高频区,电荷转移电阻Rct大小顺序为RPAGO5

值说明rGO的加入提高了电极材料的导电性.在低频区,直线形状反映了样品电化学过程均受扩散控制,并且PAGO5所展现的直线斜率最大,说明其电容行为最接近理想电容,即频响特性最好,这也是源于rGO的加入提高了材料导电性以及复合物的独特微观结构.

氧化还原反应的发生,导致PANIF具有十分高的赝电容,但由于在大电流充放电过程中高分子链重复膨胀和收缩,导致其循环稳定性差而限制了其实际应用.为此,对ANIF和PAGO10进行循环稳定性分析.图6显示,PAGO10在5 A/g电流密度下经过1 000次充放电后,电容保持率为77%,而不含rGO的PANIF电极在2 A/g电流密度下充放电1 000次电容保持率仅为,这个结果表明PANIF循环稳定性较差;另外,rGO的加入形成的PANIF/rGO紧密的连接,降低了PANI链在充放电过程中的膨胀与收缩,使得链段不容易脱落或者断裂,从而PAGO10具有出色的循环稳定性.

3结论

采用自组装的方法,经水热反应,制备了PANIF/rGO复合电极材料.研究发现,rGO与PANIF紧密连接;而且,当PANIF与GO质量比为10∶1时,复合材料展现了最佳的电化学性能,当电流密度为1和10 A/g时,其比电容分别为517, 356 F/g.从上可知:合成的PAGO10具有高的比电容、较好的倍率性能和稳定性能,从而有望作为超级电容器电极材料在实践中应用.

浅谈水泥窑用新型环保耐火材料的研制及应用

1 概述

随着新型干法水泥生产技术在我国的迅速普及,我国水泥工业得到飞速发展,2012年,水泥总产量达亿吨,占世界总产量55%左右。在20世纪六、七十年代,镁铬质耐火材料因具有良好的挂窑皮和抗水泥熟料的化学侵蚀性能,而被广泛应用于新型干法水泥窑的烧成带[1],并取得了良好的使用效果,但由于镁铬砖在使用过程中砖内的Cr2O3组分与窑气、窑料中的碱、硫等相结合,形成有毒的Cr6+化合物[2]。再加上原燃料中所带入的硫,碱与硫共存时形成另一种水溶性Cr6+有毒性致癌物质:R2(Cr,S)O4。水泥窑在正常运转中,其窑衬中镁铬砖内的一部分Cr6+化合物随着窑气和粉尘外逸,飘落在厂区及周边环境中,造成厂区大气的污染; 另一部分则残留在拆下的废砖中,废弃的残砖一遇到水就会造成地下水的污染;更直接的危害是在水泥窑折砖和检修作业时,窑气和碎砖粉尘中的Cr+6会给现场人员造成毒害,据有关专家论证,Cr6+腐蚀皮肤,使人易患上大骨病,进而致癌。因此,镁铬质耐火材料作为水泥窑内衬会对环境和人类造成长期污染和公害。

发达工业国家在水源、环境和卫生方面有着一系列配套的规范,其中德国对水泥厂预防“铬公害”的规定最普遍,执行也是最严格的,具体内容如表1所示:

我国于1988年4月颁布国家标准GB3838-88,对地面水中Cr6+含量进行明确规定,如表2所示:

这就使得水泥企业在使用镁铬砖做水泥窑内衬投入的环保费用加大,特别是用过镁铬残砖处理费用非常昂贵,因此,水泥窑用耐火材料无铬化是必然的发展趋势。

2 水泥窑烧成带新型环保耐火材料的研制

研制思路

目前,用于水泥回转窑烧成带的无铬环保耐火材料主要有镁白云石砖和镁铝尖晶石砖。镁白云石砖对水泥熟料具有良好的化学相容性和优良的挂窑皮性,但是抗热震性差,抗水化性差;镁铝尖晶石砖具有良好的抗热震性和抗侵蚀性,但是挂窑皮性差[3,4]。镁砖中引入铁铝尖晶石制成的第二代新型环保耐火材料―新型环保耐火材料,结构韧性好,抗碱盐及水泥熟料侵蚀能力强,具有良好的挂窑皮性能,在烧成带能有效延长使用寿命,是目前适合我国国情的新一代水泥窑烧成带用无铬耐火材料。但该产品的关键是铁铝尖晶石原料的合成、加入量、加入方式及有关工艺条件对制品性能的影响。

试验与研究

铁铝尖晶石的合成。铁铝尖晶石是一种自然界少有的矿物,化学分子式为FeAl2O4,其中含和。铁铝尖晶石为立方体结构,二价阳离子占据四面体位置,三价阳离子填充在由氧离子构成的面心立方中。其理论密度为,莫氏硬度为。要形成铁铝尖晶石,必须保证氧化亚铁(FeO或FeOn)是处于其稳定存在的条件下。只有在FeO能稳定存在的区域内,才能保证与Al2O3形成的化合物是FeO? Al2O3尖晶石,而在FeO稳定存在的区域以外的条件下,铁的氧化物与Al2O3作用得到的产物很难说是FeO?Al2O3尖晶石,而可能是含有大量或主要是Fe2O3-Al2O3的固溶体[5]。FeOn- Al2O3的系相图如图1所示:

为了得到高质量的合成铁铝尖晶石,我们特聘请了欧洲知名耐材专家进行专业技术指导,经过大量试验,掌握了烧结合成铁铝尖晶石的关键技术,为生产达到国际水平的新型环保耐火材料打下了良好的基础。在生产中把FeO与Al2O3按一定比例混合均匀后压制成荒坯,在保证“FeO”稳定存在的气氛下,经高温烧成,制得FeO? Al2O3尖晶石含量为97%以上的烧结铁铝尖晶石。产品衍射如图2所示:

原料与制品的性能 ①原料的选择。根据我们的生产经验,结合水泥窑烧成带对耐火材料的要求,我们选用优质镁砂、合成尖晶石为原料,并加入特殊添加剂来强化制品的性能,研制生产出第二代无铬镁尖晶石砖―新型环保耐火材料。所用原料理化指标如表3所示。②制品的性能。将原料破碎成所需的粒度,采用四级配料,经强力混碾、高压成型、高温烧成。产品的显微结构见图3,产品理化指标与国外同类产品对比情况如表4所示。

铁铝尖晶石对制品性能的影响 ①铁铝尖晶石加入量对制品耐压强度的影响。从图4可以看出:随着铁铝尖晶石增加制品的耐压强度呈现出先升后降的趋势,这是由于铁铝尖晶石与镁砂互溶的结果,铁铝尖晶石的加入量在10%时,制品的强度达到最大值。②铁铝尖晶石加入形式对制品抗热震性能的影响。从实验结果表5可以看出:以颗粒形式加入铁铝尖晶石制品的抗热震性比以细粉形式加入铁铝尖晶石制品相对较好。

产品的性能

结构韧性好、热震稳定性优良。新型环保耐火材料在烧成及使用过程中Fe2+离子扩散进入周边的氧化镁基质中,同时部分Mg2+离子扩散进入铁铝尖晶石颗粒,与铁铝尖晶石分解残留的氧化铝反应生成镁铝尖晶石,这一活化效应使制品在烧成或使用过程中,内部形成大量的微裂纹,重要的是铁铝尖晶石的分解过程、Fe2+离子和Mg2+离子的相互扩散在高温下持续进行,使得MgO-FeAl2O4耐

火材料在整个高温使用过程中,可以形成大量的微裂纹,这些微裂纹的存在有利于缓冲热应力、提高制品的结构柔韧性和热震稳定性。

强度高。从制品显微结构可以看出:制品内部铁铝尖晶石与高纯镁砂互溶,结构非常均匀致密,晶粒发育良好,颗粒与基质间通过晶间尖晶石相连接,结合良好,明显的提高了砖的密度和高温强度。

具有良好的粘挂窑皮性能。在使用过程中,制品中的Fe2O3与Al2O3都易与水泥熟料中的CaO反应生成C2F、C4AF等低熔点矿物,该矿物具有一定的粘度,可牢固粘附在新型环保耐火材料的热面,形成稳定的窑皮。我们把新型环保耐火材料和直接结合镁铬砖分别制成40mm×40mm×60mm样块,用90%水泥生料+5%煤粉+5%K2SO4,压制成Φ30×10mm圆饼,把圆饼放在两个样块中间,放入电炉内加热,温度升到1500℃,保温3小时,冷却后测其抗折强度,二者基本相同。由此可见,新型环保耐火材料粘挂窑皮性能优良。

产品的应用

新型环保耐火材料自2012年研制成功投放市场以来,通过河北鹿泉曲寨水泥公司、宁夏瀛海天琛水泥公司、内蒙古哈达图水泥公司、陕西尧柏水泥集团、北方水泥集团、河南锦荣水泥公司、新疆天基水泥公司、安阳湖波水泥公司等二十多家大型水泥企业2500t/d、5000t/d、6500t/d水泥窑烧成带应用,寿命周期均达到12个月以上,受到用户认可。

3 结论

功能材料学报

无机材料学报 复合材料学报 材料研究学报 高分子材料科学与工程 稀有金属材料与工程 功能材料 材料热处理学报 材料科学与工艺 Journal of Materials Science & Technology 材料科学技术(英文版) Journal of Wuhan University of Technology(Materials Science Edition) 武汉理工大学学报-材料科学版(英文版)新型炭材料 建筑材料学报 International Journal of Minerals Metallurgy and Materials矿物冶金与材料学报(英文版) 材料工程 航空材料学报 这些都是 刊物也都非常好

介绍一下(The Engineering Index,简称EI)创刊于1884年,是美国工程信息公司(Engineering information Inc.)出版的著名工程技术类综合性检索工具。

综述、论文、简报、进展、消息。

功能材料在2016年被踢出EI

功能材料杂志

据2020年2月《功能材料》杂志社官网显示,《功能材料》杂志社第八届编委会委员212人,特聘委员32人,审稿专家418人。

1、ACS Nano纳米结构/纳米材料及组装/纳米器件/自组装结构的合成、组装、表征、动力学、测量、理论和模拟,纳米生物技术、纳米医学、纳米生物物理,单分子方法及测量,纳米材料毒性、纳米制造和新型光刻技术,纳米科学及纳米技术的方法和工具,自组装和定向组装。2、ACS Applied Materials & Interfaces材料和界面的生物医学应用,能源、环境和催化的应用,功能无机材料和器件,有机电子器件,功能纳米材料,高分子、复合和涂层材料的应用,表面、界面及其应用。3、ADVANCED MATERIALS30多年来,先进材料每周都为您带来材料科学的最新进展。在功能材料的化学和物理前沿,仔细阅读精选的高质量评论、进展报告、通讯和研究新闻。4、APPLIED OPTICS在光学、光子学、成像和传感领域提供以应用为中心的研究的光学领域,每个人都必须阅读备受推崇的优质产品。与该杂志密切相关的主题包括光学技术、激光、光子学、环境光学和信息处理。5、APPLIED PHYSICS A-MATERIALS SCIENCE & PROCESSING将应用物理学的实验和理论研究作为常规文章、快速交流和邀请论文发表。除外还有:6、APPLIED PHYSICS LETTERS7、APPLIED SURFACE SCIENCE8、APPLIED THERMAL ENGINEERING9、ASIAN JOURNAL OF CHEMISTRY10、COMPUTATIONAL MATERIALS SCIENCE材料类sci期刊中,比较容易中的有很多。以上推荐期刊,录用比例大概在80%以上。作者一定要结合自己的文章以及具体情况的实际情况,确定是否适合自己。如果没有合适自己的,可以找我们专业推荐。

期刊名称:BIOMATERIALS中文名称:生物材料ISSN:0142-9612创刊时间:20012018年影响因子:出版周期:36期/年年发文量:541中国作者发表情况:256期刊出版商:ELSEVIER SCIENCE INC, USA发稿范畴:聚合物合成;药物和基因载体设计;宿主反应的生物学;纳米级的免疫学,毒理学和自组装

功能材料学论文

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仅供参考;《功能高分子材料》课程是高分子材料、复合材料、材料化学和应用化学专业的核心主干课程,它是建立在高分子化学和高分子物理基础上,并与其它多种学科如物理学、生物学、医学、分离科学等交叉的综合性课程。由于涉及领域非常广泛,如涵盖了吸附分离功能高分子材料、反应型功能高分子材料、电功能高分子材料、光功能高分子材料、高分子功能膜材料、生物医用功能高分子材料、液晶高分子材料、环境敏感高分子材料等,该门课程教学质量的优劣对学生能否深入了解功能性高分子的设计、表征和应用非常重要。考虑到《功能高分子材料》课程一般是在大三的下学期或大四的上学期开设,这时学生面临着考研复习和找工作等问题,很难静下心来进行深入的学习。因此,采用传统的教学方式难以达到满意的教学效果。针对这些问题,结合我校高分子材料专业教学的实际情况,笔者对《功能高分子材料》课程的教学从教材选定、教学内容和教学方式方面进行了探索。下面,笔者就自己的点滴体会进行论述。1教材的选定和内容的精讲自高分子学科在我国诞生以来,功能高分子材料的发展非常迅速,目前为止国内所见的教材已有十多种。由于功能高分子材料发展非常迅速,为了获取最新的知识,不能选择那些出版年月较老的教材。另外,还要保证教材编写的质量。经过对不同教材的比较,结合我校实际,最终选用了赵文元和王亦军编著的由化学工业出版社于2008年出版的教材。该教材是在1996年版的基础上,加入了许多新的功能高分子方面的研究内容,并结合实际对一部分内容进行了一定的删改。经过对该教材一段时间的试用,我们发现效果较好。另外,针对课时有限而授课内容多的矛盾,应突出教学重点,选择最热门和重要的部分进行精讲,其它部分略讲或者学生自学。2多媒体教学与传统教学方式相结合多媒体教学是指运用计算机并借助于预先制作的教学课件来开展教学活动的过程。与传统教学方法相比,它具有课堂容量大、图文并茂、形象生动、易于突出教学重点和难点等优点。近几年来,越来越多的课程开始实行多媒体教学。功能高分子材料方面新概念多,涉及领域广,借助多媒体技术,不仅可向学生直观地展示有关功能高分子设计实例,而且可插入适当的生产生活实例,使抽象枯燥的功能高分子材料课程更加具体生动。同时,要注意的是多媒体教学效果的好坏,在很大程度上取决于教学课件的水平。因此,老师应努力提高教学课件的制作水平。另外,我们也注意到,多媒体教学的上课进度明显要快于传统的板书教学。这样,对于某些特别重要的理论公式的学习和推导,通过多媒体教学难以使学生在较短的时间内完全理解,这时就应该采用传统的板书教学方式。因此,我们应采取多媒体教学与传统教学相结合的教学方式,根据教学内容进行相应的调整,既保证学生对课程感兴趣,又能让学生真正深入的理解功能高分子材料的知识。3联系生活实际,引出所要讲述的功能高分子材料以生活中的实际例子或新闻报道中的最新科技进展为例子,引出将要介绍的功能高分子材料。这样既能让学生意识到功能高分子材料的重要性,提高学习的积极性,又能让学生了解到最新的研究成果,提高对科学研究的兴趣。如从全球都非常关注的环保问题出发,引出废水和废气处理方面的功能高分子材料,介绍这些功能高分子材料的设计思路和原理,让学生从理论和实际相结合的角度深入理解所学的功能高分子知识。同时,还可以提出一些生活中材料的不足,让学生发挥主观能动性,提出解决这些材料不足之处的方法或设计新的功能高分子材料的想法。这样,学生的学习兴趣会大大的提高,教学效果也会明显得到改善。4利用网络资源,紧跟最新研究进展,实时补充新的教学内容功能高分子材料是一门发展非常迅速的学科,每隔一段时间都有新的研究成果诞生,我们应根据情况实时的补充那些热门和重要的研究成果到教学内容中,让学生了解到最新的功能高分子知识,提高学生对功能高分子材料的兴趣。互联网上资源丰富,内容更新快,是老师补充教学内容的最佳途径。目前,利用网络资源作为课堂教学的辅助手段,是学生喜闻乐见的形式。老师可以制作一个功能高分子的网页,提供最新研究成果的链接,方便学生浏览。同时,还可以鼓励学生在网上搜索最新的研究成果,再在课堂上以口头报告的形式传达给同学。这样,既能让学生对功能高分子材料进行全面的了解,又能让学生主动的参与教学,达到较好的教学效果。5互动式教学,学生做“学术报告”课堂教学是教学的关键性环节,如何启发学生积极思考,调动学生的学习积极性,是老师们一直在探索的问题。针对功能高分子材料涵盖领域多,可以从热门的领域中选择几个作为报告题目,然后让学生分成若干个小组,共同完成查找资料和组织讲稿的工作。最后,从各小组中选出一人作为代表上台做“学术报告”,每个小组之间互相提问。

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